好水川大胜后，元昊派使臣送书信于范仲淹，“语极悖慢”，范仲淹气愤，在夏使面前烧毁来信。宰相吕夷简认为：“人臣无外交，范仲淹先前擅自与元昊通信（劝元昊与宋和解），今得其书又焚而不奏，别人哪敢这样干！”于是，朝廷下旨，调查范仲淹与西夏通使焚书之事。
范仲淹辩称：“我先前与元昊通书，意在诱谕其归顺。任福军败，元昊来书悖慢，为臣以为，朝廷如见书而不能讨，则辱在朝廷。故而我当着僚属之面焚毁来书，以使悖慢之辞不得见于朝廷。”话虽有理，宋廷仍降范仲淹官一等。
庆历元年（1041）秋，宋廷免去夏竦的西北统师之职，“分秦凤、泾原、环庆、鄜延为四路，以韩琦知秦州，王沿知渭州，范仲淹知庆州，庞籍知延州。”分别领兵命将，以抵御西夏的进袭。夏竦此人，“雅意在朝廷，及任以西事（西北抗夏），颇依违顾避，又数请解兵柄。”所以，宋廷让他改判河中府，他自己也乐得接受，其本意是复返汴京做执政。在西北三年，除了上奏“十事”之外，夏竦基本没有任何建树，而且外出巡边还在军营中带美婢玩乐，几乎导致军变。
范仲淹到庆州后，招抚诸羌，以诏书大行犒赏，“诸羌皆受命”，由于范仲淹曾为龙图阁学士，羌人敬称其为“龙图老子”。他又在庆州西北的马铺寨筑大顺城，并派遣其年方十八岁的儿子范纯佑与兵将前往，抵拒了西夏兵的数次侵扰。
深秋时节，兵强马壮之时，张元又撺掇元昊向镇戎军进攻，最终目的是经渭州长驱直入，进击关中地区，“东阻潼关，隔绝两川贡贼，则长安在掌中矣。”对于张元，元昊自然是言无不从，立刻又点集十万精兵，两路出兵，准备合师镇戎军（今宁夏固原）。
渭州知州王沿虽不太知兵，手下毕竟参谋不少，马上下令副总管葛怀敏率诸寨兵出御夏军，分兵四路，直奔定川寨（今固原以北，葫芦河以西）。同好水川之战一样，元昊早已在定川寨布置好埋伏，烧断河上木桥，堵住宋军的突围必经之路。
正如元昊所料，阴历九月二十一日，葛怀敏刚刚与诸将于定川寨刚会合，四周顿时就涌出无数西夏兵马，拔栅逾壕，四合进攻。夏军又阻断定川水泉上流，截断了宋军的水源。无奈，葛怀敏只得硬头皮出寨，布下军阵。夏军猛攻中军，宋军不动。夏军掉头，又猛攻东北隅的宋将曹英一军。关键时刻，忽然刮起东北风，宋军迎风列阵，一时大乱，军阵遂溃，兵士皆掉头往定川寨里面奔逃。宋将曹英本人面中流矢，被射翻于城壕之中，葛怀敏手下亲军“见之亦奔骇”。更倒霉的是，由于宋军往回逃，正在阵中指挥的葛怀敏被溃兵挤下马，几近被踩踏至死，幸亏卫士抬回寨中，“良久乃苏”。宋军逃回寨内，据守城门，杀掉不少夏兵，“敌众稍却，然大军无斗志”。
当晚，西夏兵在寨外四面举火，高呼要宋军投降。葛怀敏、曹英等诸将商议好久，也决定不了突围去哪边。直至凌晨，葛怀敏自己下决定，准备结阵而出，向镇戎军方向突围。有宋将认为应该迂回行军，葛怀敏不从，执意要直接突围奔趋镇戎军。
宋军还算英勇，近万人马冲出重围，向东南竟然还跑出二百里地。但是，到了长城濠一带，宋军发现西夏军早已切断退路，以逸待劳，从四面冲杀过来。激战过后，全部宋朝官兵近万人，包括葛怀敏、曹英等将领十六人，皆力战而死。
击败葛怀敏宋军，西夏军取得大胜，元昊“长驱抵渭州，幅员六七百里，焚荡庐舍，屠掠民畜而去。”幸亏诸路宋军坚壁固守，范仲淹率军来接，加之陕西诸路二十余万驻兵的牵制，以及吐蕃诸部在西夏背后的“埋伏”，元昊才没能重新上演一出五胡时代天翻地覆的大戏。
定川寨大败之后，宋廷上下心灰意冷，再不做进攻的妄念，专心守土。特别是韩琦与范仲淹，“二人号令严明，爱抚士卒，诸羌来者，推诚抚接，咸感恩畏威，不敢辄犯边境”。西北民众也做民谣：“军中有一韩，西贼闻之心胆寒；军中有一范，西贼闻之惊破胆”，当然，“西贼”（夏兵）既未胆寒也未破胆，只是因为多年战争，杀人一万，自损三千，西夏的国力也因战争大损，民不聊生，故而暂缓了对宋朝的军事进攻。同时，由于宋朝答应每年增加辽国二十万“岁币”，辽朝好处拿到，不再向宋朝施压，反而“义劝”西夏收手。在此情况下，如果再发动大规模战争，元昊自己也不敢保证契丹人做出什么事情。
宋夏三次大战，皆以西夏胜利告终。总结原因，不外有以下几点：
其一，元昊总兵数虽少于宋军，但每次大战皆是集中优势兵力，一举歼灭宋军一部主力；反观宋朝，战线拖沓，兵源分散，被动应付。
其二，知己知彼，百战百胜。无论是宋军的动向以及作战地形，西夏军皆事先成竹在胸，反观宋军，数次贪功冒进，连间谍、尖兵侦知的情报都百分百不实，不败才怪。
其三，游击战术，转战不疲。元昊常常声东击西，偏师屡出，令宋军如堕云里雾里，乖乖受骗。
“宋）太祖惩唐季藩镇，削其兵柄，收其赋入。一兵之籍，一财之源，一地之守，皆人主自为之也。然专其大利，而受其大害。废人而用法，废官而用吏，禁防纤悉，大与古异。威权最为不分，故人才衰乏，外强中弱”（叶适《始论篇》）所以，宋朝重文抑武现象，乃开朝就立为国策的“原则”，矫枉过正，日后终成衰弱之源。